氧化锌量子点的制备与应用研究
发布时间：2021-11-28 20:19
氧化锌量子点（ZnO QDs）因良好的生物相容性、禁带宽度可调、环境友好、高量子效率以及易于合成等诸多优点,在荧光墨水,生物成像以及健康照明等领域有着潜在的应用前景。然而,氧化锌量子点的制备仍然相对繁琐并且产量较低（小于1克）,其在酸性条件和金属离子存在的条件下存在严重的荧光猝灭问题。本论文中,针对这些问题,我们首次一次性大规模制备了高量子效率的氧化锌量子点,利用其在酸性和金属离子存在条件下荧光猝灭的问题,实现了在酸雨检测,高级信息加密,可重复书写等方面的应用。最后我们以氧化锌量子点为空间载体分离碳点,制备了碳-氧化锌交替量子点链,并且探究其在健康照明方面的应用。具体创新性如下:1、以醋酸锌为前驱体,氢氧化钾作为碱源,一次性制备了34克氧化锌量子点荧光粉末。详细研究了在不同条件下合成的ZnO QDs的结构及其发光特性。瞬态光谱研究发现其发光主要来自于表面缺陷和深能级电子空穴的复合发光。我们以所制备的氧化锌量子点粉末作为荧光粉,成功制备黄光发光二极管（LED）,为制备廉价、环保型氧化锌量子点LED打下了基础。2、详细探究了所合成的ZnO QDs在酸性和金属铜离子环境下的荧光猝灭现象,利用...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
CdSe量子点的理论结构模型
图 1.2 体材料和量子点的能带图。Fig. 1.2 Energy band diagram of bulk materials and QDs1.2.3 量子点的物理特性尺寸效应：当量子点的尺寸小于一定尺寸与其激子的波尔半径相当或者是更小时，量子点费米能级附近的能级逐渐变宽，由准连续能级变为离散能级；半导体纳米粒子能级随尺寸变小而能隙变宽的现象均可称之为量子尺寸效应[22]。 早在上个世纪六十年代，久保采用电子模型求得了金属纳米晶粒的能级间距 δ 为：δ=4Ef/3N。其中，Ef表示金属纳米晶的费米势能，而 N 为其中总的电子数。从上述模型可以指出能级的平均间距与金属纳米晶中的自由电子数成反比。按照能带理论，金属费米能级附近电子能级一般是连续的，而这一点已经被证实只有在高温或者是宏观尺寸条件下才成立。对于只有有限个电子的粒子来说，在低温下电
图 1.3 (a)在 365nm紫外灯照射下，量子点随尺寸变化的发光照片和发光光谱；(b) 量子点随尺寸变化的能级变化及光谱变化。Fig. 1.3 (a) The fluorescence imags and spectra of QDs under illumination of 365 nm; (b) Energyband and fluorescence spectra versus size of QDs表面效应：由于量子点尺寸的较小，相对于体材料有大部分原子位于量子点的表面，因此量子点的比表面积随尺寸的减小而不断增大。由于量子点较大的比表面积，导致了量子点表面原子的配位不足、不饱和键和悬键增多。由于量子点表面的原子具有高的活性，很容易与其它原子结合。这将引起量子点大的表面能和表面高的活性，称之为表面效应。量子点的表面效应一方面会引起量子点表面原子输运和结构型的变化，另一方面也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。表面缺陷会导致捕获电子或空穴，进而影响量子点的光学性质、引起非线性光学效应[6]。
本文编号：3525080
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
CdSe量子点的理论结构模型
图 1.2 体材料和量子点的能带图。Fig. 1.2 Energy band diagram of bulk materials and QDs1.2.3 量子点的物理特性尺寸效应：当量子点的尺寸小于一定尺寸与其激子的波尔半径相当或者是更小时，量子点费米能级附近的能级逐渐变宽，由准连续能级变为离散能级；半导体纳米粒子能级随尺寸变小而能隙变宽的现象均可称之为量子尺寸效应[22]。 早在上个世纪六十年代，久保采用电子模型求得了金属纳米晶粒的能级间距 δ 为：δ=4Ef/3N。其中，Ef表示金属纳米晶的费米势能，而 N 为其中总的电子数。从上述模型可以指出能级的平均间距与金属纳米晶中的自由电子数成反比。按照能带理论，金属费米能级附近电子能级一般是连续的，而这一点已经被证实只有在高温或者是宏观尺寸条件下才成立。对于只有有限个电子的粒子来说，在低温下电
图 1.3 (a)在 365nm紫外灯照射下，量子点随尺寸变化的发光照片和发光光谱；(b) 量子点随尺寸变化的能级变化及光谱变化。Fig. 1.3 (a) The fluorescence imags and spectra of QDs under illumination of 365 nm; (b) Energyband and fluorescence spectra versus size of QDs表面效应：由于量子点尺寸的较小，相对于体材料有大部分原子位于量子点的表面，因此量子点的比表面积随尺寸的减小而不断增大。由于量子点较大的比表面积，导致了量子点表面原子的配位不足、不饱和键和悬键增多。由于量子点表面的原子具有高的活性，很容易与其它原子结合。这将引起量子点大的表面能和表面高的活性，称之为表面效应。量子点的表面效应一方面会引起量子点表面原子输运和结构型的变化，另一方面也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。表面缺陷会导致捕获电子或空穴，进而影响量子点的光学性质、引起非线性光学效应[6]。
本文编号：3525080
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3525080.html
